Che cos'è un contatore ad anello: funzionamento, classificazione e applicazioni

I contatori sono circuiti sequenziali la cui funzione è di contare impulsi, frequenza e tempo del segnale utilizzando un unico segnale di clock. È una componente importante di elettronica digitale poiché interi dispositivi elettronici funzionano sui contatori. Sono progettati raggruppando un set (simile o diverso) di infradito. I contatori funzionano in diverse modalità di moduli, rappresentate dal numero di stati del ciclo. Esistono due tipi di file contatori , sono contatore sincrono e asincrono. Il contatore sincrono funziona in base al segnale di clock in ingresso e il contatore asincrono è indipendente dal segnale di clock in ingresso. Il contatore sincrono è un file registro a scorrimento contatore che è ulteriormente classificato come contatore ad anello e di tipo ritorto.

Cos'è Ring Counter?

Definizione: Un contatore ad anello è anche noto come SISO ( seriale in uscita seriale ) contatore del registro a scorrimento, dove l'uscita del flip flop è collegata all'ingresso del flip flop che funge da contatore ad anello. La progettazione del contatore ad anello può essere eseguita utilizzando quattro D-infradito con un segnale di clock comune e un ingresso prioritario può essere collegato a preset e clear.

diagramma a blocchi del contatore ad anello

Dal diagramma sopra,

1). Il numero di stati utilizzati è 4 (dove no of states = no of flip flop used).

2). Preimpostato o Cancella: la funzione principale di questo è se il segnale di clock in ingresso cambia, anche il valore di uscita viene modificato.

I collegamenti vengono effettuati come segue

• Un ingresso è collegato al primo flip-flop ff0-Q0,
• Un altro ingresso è collegato a CLR degli altri tre flip flop come ff1, ff2, ff3.

Teoria di lavoro

Ad esempio, prendiamo una condizione in cui preimpostato = '0000', quindi le uscite ottenute ad ogni flip flop sono le seguenti. Per FF0, l'uscita a Q0 è '1', mentre in altri flipflop come ff, ff2, ff3 (che sono collegati a clear dove CLR = 0) le uscite ottenute a Q1 = Q2 = Q3 = '0 ′. Questo può essere compreso seguendo la tabella della verità e le sue forme d'onda di uscita ottenute quando eseguite utilizzando il codice Verilog HDL in formato Software Xilinx.

Tabella della verità

Dove

Ingressi = ORI e CLK

X = Clock può essere un fronte positivo o un fronte negativo

Uscite = Q0, Q1, Q2, Q3.

Dalla tabella, possiamo osservare che '1' viene spostato diagonalmente da Q0 a Q3 e di nuovo torna a 'Q0'. Quindi questo dimostra che funziona come un contatore ad anello.

Programma Verilog HDL per Ring Counter

modulo dff (q, d, c)
uscita q
ingresso d, c
reg q
iniziale
q = 1’b1
sempre @ (posedge c)
q = d
modulo finale

modulo dff1 (q, d, clk)
uscita q
input d, clk
reg q
iniziale
q = 1’b0
sempre @ (posedge clk)
q = d
endmodule

anello del modulo (q, clk)
inout [3: 0] q
input clk
dff u1 (q [0], q [3], clk)
dff1 u2 (q [1], q [0], clk)
dff1 u3 (q [2], q [1], clk)
dff1 u4 (q [3], q [2], clk)
modulo finale

Diagramma di temporizzazione del contatore di squilli

Di seguito è mostrato il diagramma temporale del contatore degli anelli.

diagramma-temporale-del-contatore-anello

Classificazione dei contatori di anelli

I contatori di anelli sono classificati in due,

Tipo diritto

Il nome alternativo di un tipo straight è 'one hot counter', dove l'output del flip flop finale viene fornito come feedback per l'input del flip flop iniziale. Dove la cifra binaria 0/1 viene fatta circolare in forma di anello. Vengono utilizzati due segnali di controllo Pre-set (PR) e il segnale di clock (CLK). Dove PR è connesso a FF 0 e CLR è dato a FF3. Quello che segue è lo schema a blocchi del contatore ad anello dritto a 4 stadi.

contatore ad anello dritto

Tabella della verità del contatore ad anello dritto

tabella di verità di tipo etero

Diagramma di temporizzazione del tipo diritto

diagramma-temporale-di-tipo-diritto

Tipo contorto

Il nome alternativo del tipo attorcigliato è cambio coda / marcia / contatore tipo Johnson. L'output complementare del flip flop finale è un feedback sull'ingresso del flip flop iniziale. Dove il flusso di 1 e 0 scorre in forma di anello. Il contatore di tipo twistato utilizza due segnali di controllo come CLK e ORI. Dove CLK e ORI sono comuni a tutte e quattro le infradito. Di seguito è riportato lo schema a blocchi del contatore ad anello ritorto a 4 stadi.

Tabella della verità di tipo contorto

Diagramma di temporizzazione del tipo ritorto

Di seguito è riportato il diagramma temporale del tipo ritorto.

diagramma-temporale-di-tipo-johnson

Differenza tra contatore tipo anello e contatore tipo Johnson

Di seguito è riportato il confronto tra contatore ad anello e contatore Johnson

Vantaggi

I vantaggi sono

• Può codificare e decodificare le logiche
• L'implementazione può essere eseguita utilizzando JK e D infradito

Svantaggi

Gli svantaggi sono

• Su 15 stati, vengono utilizzati 4 stati
• Non autoavviamento.

Applicazioni

Le seguenti sono le applicazioni

• Contatore di frequenza
• ADC
• Orologi digitali
• Misura timer e frequenza, ecc.

Domande frequenti

1). Quanti stati ci sono nel contatore ad anello a 10 bit?

10 stati vengono utilizzati nel contatore ad anello a 10 bit.

2). Cos'è il contatore asincrono?

Un contatore asincrono funziona in modo asincrono, ovvero è indipendente dall'impulso di clock. Ha 2n - 1 stati.

3). Cos'è una mod di un contatore?

Un altro nome per un contatore mod è il contatore Modulo. È definito come il numero di stati in un contatore.

4). Cosa intendi per contatore di Johnson?

Il contatore Johnson è un tipo di contatore ad anello, in cui l'uscita dell'ultimo flip-flop è integrata e il feedback all'ingresso del primo flip-flop. Il numero di stati utilizzati è 2n.

5). Che cos'è un contatore di divisione per N?

Diviso per N contatore significa la divisione della frequenza di clock in ingresso per N.

6). Cosa si intende per registro turni SISO?

Un registro SISOshift è un registro seriale in-seriale in uscita, in cui i dati in ingresso e in uscita vengono elaborati in serie uno dopo l'altro e il risultato viene memorizzato nel registro.

Quindi, un contatore è una componente importante degli elettroni digitali. Sono classificati come contatori sincroni (tipo ad anello e tipo ritorto) e asincroni. Quindi, questa è una panoramica di un contatore di squilli che utilizza due segnali di controllo, orologio e preimpostato. Sulla base di questi segnali operano in formato ad anello, quindi è chiamato contatore di suonerie, sono ulteriormente classificati come di tipo diritto e contorto. Dove ogni contatore ha il proprio design, vantaggi e svantaggi.